传热过程分析及换热器热计算

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1、第十章传热过程分析及换热器热计算§10-1传热过程分析和计算1.通过平壁的传热δxth1,t∞1h2,t∞2tw1tw2q1=q2=q3=q传热系数传热方程Φh1和h2的计算若一侧，如左侧介质为H2O+CO2等具有辐射、吸收特性的气体，且温度很高，需要考虑辐射特性。传热方程：δxth1,t1h2,t∞2t2tw2Φ2.通过圆管的传热h0,tf0hi,tfitwitw0rr0ri0tlλΦΦ1=Φ2=Φ3=Φ对外侧而言：h0,tf0hi,tfitwitw0rr0ri0tlλΦ对外侧而言：习惯上，工程计算都以管外侧面积为基准

2、，因此k未加角码“0”。从总热阻角度：不考虑结垢3.通过肋壁的传热hitfih0tf0twiAiA1A2A0=A1+A2Φδλtw0理想散热量肋效率hitfih0tf0twiAiA1A2A0=A1+A2Φδλtw0肋面总效率以肋侧表面积A0为基准的肋壁传热系数：为了与未加肋平壁传热相比较，可以写出以光侧表面积Ai为基准的肋壁传热系数：肋化系数：工程计算中，为表征一种强化表面相对光滑表面的优越性，一般都以未加肋时的表面积（或扎制肋片前胚管面积）做计算总传热系数及传热量的面积。对比各种肋片表面传热性能时，必须对计算面积有清楚

3、的了解由外侧热阻：4.临界热绝缘直径反比h0,tf0hi,tfitwitw0rr0ri0tlλΦh0,tf0绝缘层twtw0rr0ri0tlλ通过绝缘层的换热量：临界热绝缘直径，记为dcr由通过圆管的换热量：例1：蒸汽管道，管道外侧包有水泥珍珠岩保温层，管的热损失。保温材料导热系数：λ=0.1W/(mK)外界对流换热系数：h0=9W/(㎡K)临界热绝缘直径dcr:例2：铝线外径绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。绝缘材料导热系数：λ=0.15W/(mK)外界对流换热系数：h0=10W/(㎡K)临界热绝缘直径dcr:did

4、crdΦdi若didcr，则d0↑，Φ↓，消弱传热；d0>dcr，Φ↓didcrRλRcRd讨论1.强化传热2.圆筒壁削弱传热b）在h极小一侧加肋片a）一般δ小、λ大δ/λ极小，可以忽略则h1↑或h2↑didcrdΦdididcrRλRcRd例2：铝线外径绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。计算换热量：分析：计算：§10-2换热器类型及平均温差蓄热式：炼铁高炉、炼钢平炉用来预冷或预热空气火力发电厂冷却塔、化工厂混合式：间壁式：应用最广，冷、热两流体由壁

5、面间隔开来而分别位于壁面两侧1）套管式换热器2）壳管式换热器1.间壁式换热器的主要型式3）交叉流换热器4）板式换热器5）螺旋板式换热器(hot)(cold)2.简单顺流及逆流换热器的对数平均温差(hot)(cold)由图可见：热流体沿程放热，温度不断下降；冷流体沿程吸热，温度不断上升；冷热流体间的温差沿程不断变化传热量：整个传热面积上的平均温差顺流：热流体下标“1”冷流体下标“2”1）冷热流体的质量流量分别为qm1、qm2。比热容C1、C2，且C1=Const、C2=Const；2）传热系数在整个换热表面上不变；3）换热

6、器无散热损失；4）换热表面中沿管子轴向的导热量可以忽略不计。hotcold假设：热流体：冷流体：通过dA的温差：通过dA的热量：；并利用；将：微分分离变量积分可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：对数平均温差同样适用于逆流换热，只是统一表达形式：3.其它复杂布置时换热器平均温差计算适用于套管式、螺旋板式换热器计算对于壳管式、交叉流式换热器平均温差的计算：是将给定的冷、热流体的进出口温度布置成逆流时的对数平均温差是小于1的修正系数这样，复杂布置时平均温差的计算就归结为获得修正系数ψ工程应用中，通常采

7、用查表获取修正系数ψ§10-3换热器的热计算热计算设计计算不是独立变量校核计算换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式共有8个自变量对设计计算：对校核计算：设定和4个进、出口温度中的3个温度，最终求设定和2个进口温度，最终求出口温度换热器热计算的方法平均温差法传热单元数法1.换热器设计计算的平均温差法具体设计计算步骤：1）初步布置换热器，并计算出相应的传热系数k3）由冷、热流体的4个进、出口温度确定△tm，计算式注意保持修正系数Ψ具有合适的数值。2）根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个特定温度4）有传热

8、方程求出所需的换热面积A，并核算换热面积两侧流体的流动阻力5）如流动阻力过大，改变方案重新设计设定和4个进、出口温度中的3个温度，最终求2.换热器校核计算的平均温差法具体设计计算步骤：3）根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡方程求出另一个流体的出口温度2）根据4个进